CN105033703A - 一种数控加工中心用自动平口钳 - Google Patents

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李晨
方世杰
刘保罗
张换龙
郭恒川
胡波
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Luoyang Institute of Science and Technology
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Luoyang Institute of Science and Technology
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06—Work-clamping means
    • B23Q3/066—Bench vices

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Abstract

一种数控加工中心用自动平口钳，包括底座、固定钳口、活动钳口、夹紧丝杠、伺服电机和控制***，底座上设有滑槽，固定钳口固定设置在底座的一端，活动钳口通过下端的凸起卡设在底座的滑槽内，夹紧丝杠与活动钳口通过螺纹连接，夹紧丝杠与伺服电机的传动连接，伺服电机与控制***电连接，控制***设有用于输入待加工工件信息及控制命令的输入设备、用于存储与待加工工件相关联的夹紧量的存储器和用于控制伺服电机运转的中央处理器，中央处理器与输入设备和存储器电连接，并根据输入的待加工工件信息从存储器中读取与之对应的夹紧量，从而控制伺服电机运转。本发明能有效解决人工装夹、松夹速度慢，夹紧力控制不精确，产品不合格率高等技术问题。

Description

一种数控加工中心用自动平口钳
技术领域
本发明涉及数控机床夹具领域，具体涉及一种数控加工中心用自动平口钳。
背景技术
平口钳是一种通用夹具，用于在数控加工中心上装夹小型工件。是数控加工中心的随机附件。平口钳的使用方法是，将其固定在机床工作台上，用扳手转动丝杠，通过丝杠螺母带动活动钳身移动，从而对工件实施夹紧与松夹。目前数控加工中心用的平口钳普遍采用机械结构，操作人员手工操作。这种数控加工中心加工的高速自动化与平口钳人工装夹的低速手工化之间效率严重不匹配，极大阻碍了产品生产效率的提高。
目前，数控加工中心的零件毛坯需要由操作人员人工装夹。零件毛坯一经装夹，即由数控加工中心根据所编制的程序实现自动控制，无需人为干预。但是由于采用人工装夹方式，不仅装夹、松夹速度慢，还有一个重要的问题就是夹紧力无法实现精确控制。尤其是对薄壁零件而言，夹紧力直接影响产品的质量，而目前零件的夹紧力完全靠操作人员凭借经验来控制。零件毛坯在装夹过程中，当夹紧力较小时，加工时零件会出现松动现象，产品精度超差现象严重，甚至出现大批废品；但是一旦夹紧力过大，往往导致毛坯变形量过大。由于产品往往是薄壁的型腔件，那么平口钳在松夹时，所加工的零件会产生回弹现象，造成零件变形、严重的尺寸精度超差、甚至报废。由于数控加工中心加工的零件都是精度较高的零件，因此夹紧力的控制不当会造成大量的废品。因此迫切需要一种自动化的平口钳代替现有的机械式平口钳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控加工中心用自动平口钳，该自动平口钳可有效提高生产效率和产品合格率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案的基本构思是：一种数控加工中心用自动平口钳，包括底座、固定钳口、活动钳口、夹紧丝杠、伺服电机和控制***，底座上设有滑槽，固定钳口固定设置在底座的一端，活动钳口通过下端的凸起卡设在底座的滑槽内，夹紧丝杠与活动钳口通过螺纹连接，夹紧丝杠的一端通过联轴器与伺服电机的转轴传动连接，伺服电机与控制***电连接，所述的控制***设有用于输入待加工工件信息及控制命令的输入设备、用于存储与待加工工件相关联的夹紧量的存储器和用于控制伺服电机运转的中央处理器，所述的中央处理器与输入设备和存储器电连接，并根据输入的待加工工件信息从存储器中读取与之对应的夹紧量，从而控制伺服电机运转。
进一步改进，所述的待加工工件信息为工件名称或工件对应的代码。
进一步改进，所述存储器中存储的夹紧量为活动钳口夹紧时的移动距离或者是夹紧后的夹紧力预设值。
进一步改进，中央处理器控制伺服电机运转进行夹紧的过程包括驱动活动钳口从初始位置向工件移动的快速移动阶段和对工件夹紧直至达到设定夹紧量的夹紧阶段，伺服电机在快速移动阶段运转速度大于夹紧阶段。
有益效果：
本发明采用控制***控制夹紧距离，较之人工控制更加方便快捷、省时省力。能有效解决人工装夹、松夹速度慢，夹紧力控制不精确，产品不合格率高等技术问题。采用本发明以后，生产效率比手动式平口钳提高效率8倍左右；废品率从原先的5.3%降低到1.2‰。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A-A方向的剖视示意图；
图中标记：1、待加工工件，2、固定钳口，3、活动钳口，301、凸起，4、夹紧丝杠，5、底座，501、滑槽，6、联轴器，7、伺服电机，8、控制***。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图，一种数控加工中心用自动平口钳，包括底座5、固定钳口2、活动钳口3、夹紧丝杠4、伺服电机7和控制***8，底座5上设有滑槽501，固定钳口2固定设置在底座5的一端，活动钳口3通过下端的凸起301卡设在底座5的滑槽501内，夹紧丝杠4与活动钳口3通过螺纹连接，夹紧丝杠4的一端通过联轴器6与伺服电机7的转轴传动连接，伺服电机7与控制***8电连接，所述的控制***8设有用于输入待加工工件的工件信息（工件名称或工件对应的代码）及控制命令（包括装夹命令和松夹命令）的输入设备、用于存储与待加工工件相关联的夹紧量（活动钳口3夹紧时的移动距离或者是夹紧后的夹紧力预设值）的存储器和用于控制伺服电机7运转的中央处理器，所述的中央处理器与输入设备和存储器电连接。存储器中存储有由各种常用的待加工工件的工件信息及其对应的夹紧量组成的数据库，装夹或松夹时，在输入设备输入待加工工件1的工件信息或松夹命令，由中央处理器根据输入的待加工工件1的工件信息从存储器的数据库中读取与之对应的夹紧量，并将所读取的夹紧量转化为电脉冲信号，然后将所述电脉冲信号输出到伺服电机7从而控制伺服电机7运转，伺服电机7通过联轴器带动夹紧丝杠4转动，夹紧丝杠4转动使活动钳口3沿滑槽501运动，完成装夹或松夹过程。中央处理器控制伺服电机7运转进行夹紧的过程包括驱动活动钳口3从初始位置向工件移动的快速移动阶段和对工件夹紧直至达到设定夹紧量的夹紧阶段，伺服电机7在快速移动阶段运转速度大于夹紧阶段。在快速移动阶段活动钳口3从初始位置快速移动至接近工件以提高工作效率，同时为了防止惯性运动引起待加工工件1变形和获得最佳的夹紧精度，在快速移动阶段之后设置一段用于减速或缓冲的夹紧阶段，在夹紧阶段活动钳口3运动速度迅速减慢，然后以慢速移动至夹紧待加工工件1。夹紧量为活动钳口3移动距离时，所述快速移动阶段和夹紧阶段的距离以及所述夹紧量可以通过在中央处理器中设计计算公式或设置预设值来控制，也可以通过在固定钳口2或活动钳口3上设置距离感应器（附图中未示出）来控制，所述快速移动阶段和夹紧阶段的距离还可以通过设置转速传感器（附图中未示出）来控制；夹紧量为夹紧力时，所述快速移动阶段和夹紧阶段的距离以及所述夹紧量可以通过在中央处理器中设置预设值来控制，夹紧量还可以通过在固定钳口2或活动钳口3上设置测力传感器（附图中未示出）来控制，距离感应器或转速传感器或测力传感器与中央处理器电连接。中央处理器控制伺服电机7运转进行松夹的过程包括慢速回程阶段和快速回程阶段，慢速回程阶段活动钳口3缓慢离开已完成加工的工件，之后快速回程至夹紧前的初始位置。
实施例所述存储器中存储的与待加工工件的工件信息相关联的夹紧量的数据库可通过以下步骤获得：
步骤一、由经验丰富的工人对各种常用工件做多次重复测量试验，准确测量出各种工件夹紧程度最佳时的夹紧力（夹紧量为夹紧力时省略步骤二）；
步骤二、通过弹性变形量与夹紧力之间的函数关系，获得弹性变形量的数值，进一步计算出活动钳口3夹紧时的移动距离（包括快速移动阶段的距离和夹紧阶段的距离）。
步骤三、建立数据库，其中待加工工件1的工件信息与该工件的夹紧量一一对应。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明主要构思的前提下，只是做出简单替换或推断，都应当视为本发明所提交的权利要求所确定的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种数控加工中心用自动平口钳，其特征在于：包括底座（5）、固定钳口（2）、活动钳口（3）、夹紧丝杠（4）、伺服电机（7）和控制***（8），底座（5）上设有滑槽（501），固定钳口（2）固定设置在底座（5）的一端，活动钳口（3）通过下端的凸起（301）卡设在底座（5）的滑槽（501）内，夹紧丝杠（4）与活动钳口（3）通过螺纹连接，夹紧丝杠（4）的一端通过联轴器（6）与伺服电机（7）的转轴传动连接，伺服电机（7）与控制***（8）电连接，所述的控制***（8）设有用于输入待加工工件信息及控制命令的输入设备、用于存储与待加工工件相关联的夹紧量的存储器和用于控制伺服电机（7）运转的中央处理器，所述的中央处理器与输入设备和存储器电连接，并根据输入的待加工工件信息从存储器中读取与之对应的夹紧量，从而控制伺服电机（7）运转。
2.根据权利要求1所述的一种数控加工中心用自动平口钳，其特征在于：所述的待加工工件信息为工件名称或工件对应的代码。
3.根据权利要求1所述的一种数控加工中心用自动平口钳，其特征在于：所述存储器中存储的夹紧量为活动钳口（3）夹紧时的移动距离或者是夹紧后的夹紧力预设值。
4.根据权利要求1所述的一种数控加工中心用自动平口钳，其特征在于：中央处理器控制伺服电机（7）运转进行夹紧的过程包括驱动活动钳口（3）从初始位置向工件移动的快速移动阶段和对工件夹紧直至达到设定夹紧量的夹紧阶段，伺服电机（7）在快速移动阶段运转速度大于夹紧阶段。
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